1. Cod binar simetric.

2. Structura codului.

3. Principii de conversie a codului paralel în serial

În timpul procesului de codificare, amplitudinea fiecărei probe cuantificate de nivelul AIM este reprezentată ca o secvență binară care conține T caractere (combinație de cod de m-biți). Pentru a determina structura unei combinații în cel mai simplu caz, trebuie să notați amplitudinea AIM în cod binar. numărarea țint, exprimată în pași de cuantizare.

În fig. Figura 5.1 prezintă diagrame de timp care explică procesul de codificare atunci când se utilizează un cod binar de cinci biți. Amplitudinea eșantioanelor care ajung la intrarea codificatorului, în acest caz, poate lua valori în intervalul # obiectiv = =0-31 pași de cuantificare condiționată și la ieșirea codificatorului semnal digital cu PCM, care este o secvență de combinații de cod pe cinci biți.

După cum se arată mai sus, pentru transmisia de înaltă calitate a semnalelor telefonice cu cuantizare neuniformă, este necesar să se utilizeze un cod de opt biți (t=8, iar cu uniformă este de 12 biți (t=12). În practică, se folosesc următoarele tipuri de coduri binare: cod binar natural, cod binar simetric, cod binar reflex (cod Gray).

Codul binar simetric este utilizat în principal la codificarea semnalelor bipolare (de exemplu, semnalele telefonice). Structura codului și tabelul de coduri corespunzătoare acest cod. Pentru toate eșantioanele pozitive, simbolul semnului are valoarea 1, iar pentru cele negative, 0. Pentru eșantioanele pozitive și negative de amplitudine egală, structurile combinațiilor de cod coincid complet (cu excepția bitului de semn), adică codul este simetric. De exemplu, semnalul pozitiv maxim corespunde codului 11111111, iar semnalul negativ maxim - 01111111. Valoarea absolută a pasului de cuantizare este 6=Ј/O rp/2 m ~ 1.

Codul binar natural este folosit în principal pentru codificarea semnalelor unipolare. Afișează structura codului și tabelul de coduri, corespunzător acestui cod (cu t-b). Evident, numărul de combinații de structuri diferite este de 256 și semnal minim Combinația corespunde cu 00000000, iar maximul este -11111111. Valoarea absolută a pasului de cuantizare este 6 = £/ limită /2 t.

Folosind naturale cod binar Este posibil să se codifice semnalele u-bipolare furnizând mai întâi deplasarea acestora. În acest caz, evident, amplitudinea probelor codificate se modifică, iar tranziția de la amplitudine de la* numărare N s> exprimat în pași de cuantizare, atunci când se utilizează un cod simetric la amplitudinea aceleiași probe I" când se utilizează un cod natural și invers se poate face după cum urmează:

|I„-128 la N a >\2$, s (# n _127 cu I n<128; Ян 1Я с +127 при Я с <0.

Codurile binare naturale și simetrice sunt cele mai simple. Atât pentru codurile naturale, cât și pentru cele simetrice, o eroare a unuia dintre simboluri poate duce la o distorsiune semnificativă a semnalului. Dacă, de exemplu, într-o combinație de cod de forma 11010011, a apărut o eroare în a cincea cifră, adică combinația 11000011 a fost acceptată, atunci amplitudinea eșantionului va fi mai mică decât valoarea adevărată cu 2 4 = 16 pași de cuantificare condiționată. Cele mai periculoase, evident, vor fi erorile din cifrele cele mai mari (P» P;b

Să luăm în considerare principiile construirii dispozitivelor de codificare și decodare, care pot fi liniare și neliniare.

Codarea liniară este codificarea unui semnal cuantificat uniform, iar codificarea neliniară este codificarea unui semnal cuantificat neuniform.

Orez. 5.1. Principii de conversie a codului paralel în serial (A)Și

Pe baza principiului de funcționare, codificatoarele sunt împărțite în codificatoare de tip numărare, encodere de tip cântărire matriceală etc. În DSP-uri se folosesc cel mai des codoare de tip cântărire, dintre care cel mai simplu este un encoder de cântărire pe biți (Fig. 5.20), ieșirile dintre care generează un cod binar natural. Principiul de funcționare al unor astfel de codificatoare este de a echilibra probele codificate cu suma curenților (tensiunilor) de referință cu anumite greutăți. Sistem Codificatorul liniar ponderat în biți conține opt celule (cu t=*8), asigurând formarea valorii cifrei corespunzătoare (1 sau 0). Fiecare celulă (cu excepția ultimei, care corespunde celei mai mici cifre de greutate) include un circuit de comparație CC (comparator) și un circuit de scădere (SC).

Dacă, de exemplu, intrarea codificatorului primește o probă cu o amplitudine ȘI obiectiv = 1746, apoi CCe generează P«-1 și un semnal cu amplitudine este primit la intrarea celei de-a șaptea celule H" Scop=1746-1286=466. La ieșirea lui CC7 obținem Pt-O și un semnal cu aceeași amplitudine #d IM = 466 va ajunge la intrarea celei de-a treia celule codificatoare. La ieșirea lui CCe obținem Re-1, iar intrarea următoarei celule va primi un semnal cu #^ it *=

466--326=146 etc. Ca rezultat, va fi generată o combinație de cod de forma 10101110 (prima cifră este cea mai semnificativă în greutate).

La codificarea semnalelor bipolare în encoder, este necesar să existe două circuite de generare de referință (PE) pentru codificarea probelor pozitive și negative.

În procesul de decodificare a semnalului, combinațiile de cod de m-biți sunt convertite în mostre AIM cu amplitudini corespunzătoare. Semnalul la ieșirea decodorului poate fi obținut ca urmare a însumării semnalelor de referință (C/ fl) ale acelor biți ai combinației de cod a căror valoare este 1. Deci, dacă combinația de cod 10101110 este recepționată la intrarea decodorului, atunci amplitudinea probei AIM la ieșirea decodorului #aim = 1286 + 325 + 86+45 + 23 = -1746.

Schema bloc a unui decodor liniar de tip cântărire este prezentată în Fig. 5.2K Sub influența semnalelor de control provenite de la echipamentul generator, următoarea combinație de cod de opt biți este scrisă în registrul de deplasare. După aceasta, sunt închise doar acele taste (Yn... Kl^) care corespund biților cu valoarea 1. Ca urmare, semnalele de referință corespunzătoare sunt recepționate de la generatorul de semnal de referință (FS) la intrarea sumator, în urma căruia se formează un AIM la ieșirea numărătoarei cu o anumită amplitudine.

Evident, dacă în timpul transmiterii unui semnal digital de-a lungul unei căi liniare apare o eroare în unul (sau mai mulți) biți ai combinației de cod, atunci amplitudinea eșantionului la ieșirea decodorului va diferi de valoarea adevărată. Dacă, de exemplu, în combinația 10101110 apare o eroare în P&, r* e* combinația 10001110 este recepționată la intrarea decodorului, atunci amplitudinea eșantionului la ieșirea decodorului este Raim = 12864-86 + 46 + 26^ 1426, adică 32& mai puțin decât amplitudinea reală de numărare egală cu 1746.

La construirea de codificatoare și decodore, este necesar să se utilizeze FE care formează un set de semnale de referință, iar raportul dintre valorile a două standarde adiacente este egal cu 2 (16,26,46,..., 1286). Ideea generală a construirii unor astfel de dispozitive este de a utiliza o sursă de semnal de referință foarte stabilă și un lanț de circuite cu un coeficient de transmisie /(=1/2). Astfel de circuite iau de obicei forma unei matrice implementate folosind rezistențe de precizie de două valori (RȘi 2R).

1DSP-urile moderne folosesc dispozitive de codificare și decodificare neliniare (codecuri neliniare) care furnizează codificarea și decodificarea semnalelor cu o scară de cuantizare neuniformă într-un cod de opt biți (t-8). Următoarele metode pot fi utilizate pentru codificarea pe scară de cuantizare neuniformă:

compresia analogică, caracterizată prin compresia (compresia) intervalului dinamic al semnalului înainte de codificarea liniară și extinderea (extinderea) intervalului dinamic al semnalului după decodarea liniară;

codare neliniară, caracterizată prin codificarea semnalului în codificatoare neliniare care combină funcțiile de conversie analog-digitală și de compresor;

compresare digitală, caracterizată prin codificarea unui semnal într-un encoder liniar cu un număr mare de biți, urmată de procesarea digitală neliniară a rezultatului codificării.

În timpul comenzii analogice (Fig. 5.24), un compresor analogic (AK) și un expander (AE) sunt pornite la intrarea codificatorului liniar (LC) și, respectiv, la ieșirea decodorului liniar (LD), furnizând valoarea corespunzătoare. conversia neliniară a semnalului analogic (vezi Fig. 5.15).

Informații generale

După cum se știe, pentru a transmite informații, acestea sunt prezentate sub forma unui mesaj, cum ar fi text. În acest caz, mesajul este format dintr-un anumit set de simboluri (litere). Se numește setul de caractere din care este format un mesaj alfabetul primar. Alfabetul primar conține de obicei un număr mare de caractere, de exemplu, în limba rusă, alfabetul primar este de 33 de caractere (litere). Când un mesaj este transmis, acesta este afectat de interferență, ceea ce duce la o modificare a simbolurilor mesajului și, deoarece numărul simbolurilor este relativ mare și probabilitatea apariției lor este aceeași, este destul de dificil să restabiliți mesajul original. . Prin urmare, se face o tranziție de la alfabetul primar cu un număr mare de simboluri la alfabetul secundar cu un număr mic de simboluri. Deoarece numărul de caractere din alfabetul secundar este mai mic, devine mai ușor să reconstruiți mesajul original. Astfel, se poate spune că, alfabetul secundar Acesta este un set de caractere cu care sunt afișate caracterele alfabetului principal. Procesul de tranziție de la alfabetul primar la afișarea secundară este numit codificare. Setul de elemente și regula în conformitate cu care se realizează trecerea de la alfabetul primar la afișarea secundară se numește cod. În timpul procesului de codificare, fiecărui caracter al alfabetului primar îi corespunde un anumit set de simboluri ale alfabetului secundar. Secvența de caractere din alfabetul secundar corespunzătoare unui caracter din alfabetul primar se numește combinație de coduri. Pentru a restabili corect mesajul original codificat, este necesar ca combinațiile de coduri ale diferitelor caractere ale alfabetului primar să nu fie repetate.

Principalele sarcini de codare cresc imunitatea la zgomot a mesajelor transmise, elimină redundanța mesajelor codificate și protejează informațiile împotriva accesului neautorizat (în afara interceptării).

Codarea automată este efectuată într-un dispozitiv numit codificator, iar procesul de decodare inversă are loc în decodor. Se numește un dispozitiv care combină un encoder și un decodor codec.

Sistemul de transmitere a mesajelor de codificare este prezentat în figura 1.

Figura 1 - Schema bloc a unui sistem de transmisie cu codare de semnal

Sursa de mesaje (MS) generează un mesaj, care este convertit într-un semnal în convertorul mesaj-la-semnal (MSC1). Semnalul analogic de la PSS1 intră într-un convertor analog-digital (ADC) unde semnalul analogic este convertit în digital. Semnalul digital intră în codificatorul sursă. În codificatorul sursă, redundanța este eliminată din mesajul codificat, ceea ce permite creșterea vitezei de transmitere a informațiilor în canal. Secvența de cod Ai obținută la ieșirea codificatorului intră în codificatorul canalului. Codificatorul de canal efectuează codificare pentru a crește imunitatea semnalului la zgomot. Pentru această codificare se folosesc coduri de corecție (rezistente la zgomot). Secvența Bip obținută în codificatorul de canal intră în canalul de comunicație. Sub influența interferenței N(t) care acționează în canal, sunt posibile distorsiuni ale semnalului recepționat, manifestate prin modificări ale elementelor secvenței de cod. Secvența Bip’ primită de la canal intră în canalul codificatorului. Decodifică și corectează (corectează) erorile. Secvența Ai’ obținută la ieșire intră în decodorul sursă, în care se restabilește redundanța mesajului codificat. Semnalul merge apoi la un convertor digital-analogic (DAC), unde semnalul digital este convertit în analog. Semnalul intră apoi în convertorul semnal-la-mesaj (SMS2), unde este convertit într-o formă convenabilă pentru destinatar. Mesajul primit este perceput de destinatar (RS).

Parametrii codului

Baza codului (m) - corespunde numărului de elemente care alcătuiesc alfabetul secundar, corespunde sistemului numeric. De exemplu, în codul binar, caracterele pot lua două valori „0” și „1” sau „.” Și "-".

Adâncimea de biți a combinației de cod (n) — corespunde numărului de elemente care alcătuiesc combinația de coduri. De exemplu, pentru combinația de cod 100110, adâncimea de biți este 6.

Capacitate cod (N 0 ) — corespunde numărului de combinații de coduri posibile pentru o anumită bază și adâncime de biți:

N 0 = m n.

Acest indicator se aplică codurilor uniforme.

Numărul de mesaje de codatNA— corespunde numărului de caractere din alfabetul primar. De exemplu, pentru alfabetul rus Na = 33.

Pentru codurile de corectare se introduc următorii parametri.

Greutatea combinației de coduri (W) — corespunde numărului de elemente diferite de zero din combinația de coduri. De exemplu, pentru combinația de coduri 11011 greutatea este W = 4.

distanta Hamming (d ij) — arată câte cifre diferă o combinație de cod de alta. Acest parametru este definit ca ponderea combinației de coduri obținute ca urmare a adunării modulo a două dintre cele două combinații luate în considerare

Distanța codului (d 0) este cea mai mică distanță Hamming pentru un anumit cod. Pentru a determina d 0, se determină distanța Hamming pentru toate perechile posibile de combinații de coduri, după care este selectată cea mai mică. De exemplu, pentru un cod format din trei combinații de coduri 100101, 011010, 100011, distanța codului va fi egală cu

Viteza relativă a codului (RLa)— arată numărul relativ de combinații de coduri permise.

Rk =Buturuga 2 N / A/ Buturuga 2 N 0 .

Redundanța codului (cLa) — arată numărul relativ de combinații de coduri interzise.

cLa = 1 – RLa.

Capacitatea de corectare a codului— este determinată de multiplicitatea erorilor detectate (q osh) și corectabile (q și osh), prin care înțelegem numărul garantat de erori detectate și corectate în combinațiile de coduri prin cod. De exemplu, dacă q o osh = 1, atunci codul este capabil să detecteze o eroare în orice bit al combinației acceptate, cu condiția să existe doar unul, iar dacă q și osh = 1, atunci codul poate corecta o eroare în orice fragment din combinația acceptată, cu condiția ca ea să fie una.

Clasificarea codurilor

Clasificarea generală a codurilor este prezentată în diagramă (Figura 2).

Binar- acestea sunt coduri a căror bază este egală cu două (m=2), exemple de astfel de coduri pot fi cod Morse, cod binar liniar.

Multi-poziție sunt coduri a căror bază este mai mare de doi (m>2).

Uniformă- acestea sunt coduri, ale căror combinații de coduri au aceeași adâncime de biți (n=const), exemple de astfel de coduri pot fi coduri ciclice, MTK-3.

Neuniformă- acestea sunt coduri ale căror combinații de coduri au adâncimi de biți diferite (n? const), exemple de astfel de coduri pot fi codul Shannon-Fano, codul Huffman, codul Morse.

Simplu- acestea sunt coduri în care toate combinațiile de coduri posibile sunt folosite pentru a transmite un mesaj (N 0 =N a). Astfel de coduri nu au capacitatea de a detecta și corecta erorile în combinațiile de coduri.

Figura 2 - Clasificarea codurilor

Redundant- acestea sunt coduri în care o parte din combinațiile de coduri este folosită pentru a transmite mesaje ( combinatii permise), iar combinațiile rămase nu sunt folosite pentru a transmite mesaje ( combinații interzise), adică pentru astfel de coduri N 0 >N a . Astfel de coduri sunt capabile să detecteze și să corecteze erorile în combinațiile de coduri.

Consecutiv- acestea sunt coduri ale căror biți de combinații de cod sunt transmise secvenţial unul după altul. Astfel de coduri sunt folosite pentru a transmite mesaje către canalele de comunicare (cod Morse, MTK-3, HDB-3).

Paralel- acestea sunt coduri ale căror biți de combinații de cod sunt transmise simultan. Astfel de coduri sunt folosite în tehnologia microprocesoarelor și pot include, de asemenea, coduri cu mai multe frecvențe utilizate în centralele telefonice coordonate.

Codarea semnalelor de cerere și răspuns este o caracteristică importantă a sistemelor de identificare, care determină principiile construcției și funcționării acestora. Nevoia de codificare a semnalului în sistemele SAZO se datorează următoarelor motive:

1) Codurile de semnal de cerere conțin cerințe pentru natura informațiilor de transponder emise, iar codurile de semnal de răspuns conțin informații despre parametrii obiectului aerian;

2) Codarea semnalelor de interogare crește fiabilitatea liniilor de identificare, deoarece reduce probabilitatea declanșării eronate a transponderelor prin interferență;

3) Codarea semnalelor de cerere și răspuns crește imitabilitatea sistemului de identificare.

Pentru a adapta forma informaţiei la linia SAZO ca canal de comunicare, informaţia este prezentată sub formă de mesaje construite după o anumită regulă (cod). Mesajul este format din unul sau mai multe cuvinte. Fiecare cuvânt este o secvență finită de caractere de cod (simboluri). Un semn de cod este înțeles ca un simbol pentru un semnal elementar care are anumiți parametri. Numărul de simboluri diferite care sunt utilizate în cuvintele unui cod dat se numește bază de cod.

Semnalele elementare se formează prin modificarea unor parametri precum frecvența purtătoarei, parametrii de amplitudine, frecvența sau modulația de fază, numărul și poziția temporală a semnalelor etc.

Alegerea unui cod sau altuia depinde de numărul de mesaje diferite N, care trebuie transmis prin linia de comunicație. Când se bazează codul nși dimensiunile cuvintelor l numărul maxim de mesaje diferite N este determinată de expresia .

Cu cât baza este mai mare n cod, cu atât pot fi transmise mai multe mesaje diferite cu dimensiunea l. Dar, cu o bază de cod mare, discernibilitatea semnalelor sale elementare se deteriorează, iar construcția dispozitivelor de codificare și decodare devine mai complicată. Prin urmare, în multe domenii ale tehnologiei, codurile cu baza doi, care sunt numite coduri binare, sunt cele mai răspândite. În SAZO, împreună cu codul binar și varietățile acestuia (codul puls-timp (PTC) și codul timp-frecvență (PTC)), este utilizat un cod de puls modulat în amplitudine (AMP).

În codul binar, fiecare caracter de cuvânt reprezintă o cifră a unui număr binar, care ia valoarea zero sau unu. Impulsurile radio cu o anumită frecvență purtătoare sunt utilizate ca semnale elementare în legăturile radio SAZO. Prezența unui semnal elementar la o poziție dată înseamnă transmiterea unui unu în acest bit, iar absența unui semnal înseamnă transmiterea unui zero (Fig. 1.16, a). Când se utilizează un cod cu o pauză activă, se folosesc două poziții pentru a transmite o cifră: una pentru transmiterea unei unități, a doua pentru transmiterea unui zero (Fig. 1.16, b). Un cod cu o pauză activă are redundanță, dar o fiabilitate mai bună a transferului de informații.

). Codificarea fizică poate modifica forma, lățimea de bandă și conținutul armonic al unui semnal pentru a sincroniza receptorul și transmițătorul, pentru a elimina componentele DC sau pentru a reduce costurile hardware.

YouTube enciclopedic

• 1 / 5

  Sistemul de codificare a semnalului are o ierarhie pe mai multe niveluri.

  Codare fizică

  Cel mai de jos nivel din ierarhia de codare este codarea fizică, care determină numărul de niveluri discrete de semnal (amplitudinea tensiunii, amplitudinea curentului, amplitudinea luminozității).

  Codarea fizică are în vedere codificarea doar la cel mai de jos nivel al ierarhiei de codare - la nivel fizic și nu ia în considerare nivelurile superioare din ierarhia de codare, care includ codarea logică a diferitelor niveluri.

  Din punct de vedere al codificării fizice, un semnal digital poate avea două, trei, patru, cinci, etc. niveluri de amplitudine a tensiunii, amplitudine a curentului, amplitudinea luminii.

  Niciuna dintre versiunile tehnologiei Ethernet nu utilizează codificare binară directă a bitului 0 cu o tensiune de 0 volți și a bitului 1 cu o tensiune de +5 volți, deoarece această metodă duce la ambiguitate. Dacă o stație trimite șirul de biți 00010000, atunci cealaltă stație îl poate interpreta fie ca 10000, fie ca 01000, deoarece nu poate distinge „niciun semnal” de bitul 0. Prin urmare, mașina de recepție are nevoie de o modalitate de a determina în mod unic începutul, sfârșitul, și mijlocul fiecărui bit fără ajutorul unui temporizator extern. Codificarea stratului fizic a semnalului permite receptorului să se sincronizeze cu transmițătorul atunci când tensiunea se schimbă la mijlocul unei perioade de biți.

  Codare logica

  Al doilea nivel din ierarhia de codare este cel mai jos nivel de codificare logică cu diferite scopuri.

  Împreună, codarea fizică și codarea logică formează sistemul de codare de cel mai jos nivel.

  Formate de cod

  Fiecare bit al cuvântului de cod este transmis sau înregistrat folosind semnale discrete, cum ar fi impulsuri. Modul în care codul sursă este reprezentat de anumite semnale este determinat de formatul codului. Sunt cunoscute un număr mare de formate, fiecare dintre ele având propriile avantaje și dezavantaje și este destinat utilizării în echipamente specifice.

  • Format BVN (fără a reveni la zero) corespunde în mod natural modului de funcționare al circuitelor logice. Un singur bit este transmis în cadrul unui ciclu de ceas, nivelul nu se modifică. O margine pozitivă înseamnă o tranziție de la 0 la 1 în codul sursă, o margine negativă înseamnă de la 1 la 0. Absența marginilor indică faptul că valorile biților anteriori și următori sunt egale. Pentru a decoda codurile în format BVN, sunt necesare impulsuri de ceas, deoarece spectrul său nu conține o frecvență de ceas. Semnalul corespunzător codului format BVN conține componente de joasă frecvență (la transmiterea unor serii lungi de zerouri sau unu, nu apar scăderi).
  • Format BVN-1 (fără revenirea la zero cu o diferență în timpul transmisiei 1) este o variantă a formatului BVN. Spre deosebire de acesta din urmă, în BVN-1 nivelul nu transmite date, deoarece atât picăturile pozitive, cât și negative corespund biților unici. Se formează căderi de semnal la transmiterea 1. La transmiterea 0, nivelul nu se modifică. Decodificarea necesită un impuls de ceas.
  • Formatați BVN −0 (fără a reveni la zero cu o diferență la transmiterea 0) este complementar cu BVN-1 (picăturile corespund cu zero biți ai codului sursă). În sistemele cu mai multe piste pentru înregistrarea semnalelor digitale, impulsurile de ceas trebuie înregistrate împreună cu codul în format BVN. O posibilă opțiune este înregistrarea a două semnale suplimentare corespunzătoare codurilor în formatele BVN-1 și BVN-0. În unul dintre cele două semnale, în fiecare ciclu de ceas apar scăderi, ceea ce vă permite să obțineți impulsuri de frecvență de ceas.
  • Format VN (revenire la zero) necesită transmiterea unui impuls care ocupă doar o parte din intervalul de ceas (de exemplu, jumătate), cu un singur bit. Când bitul este zero, nu este generat niciun impuls.
  • Format VN-P (cu pauză activă)înseamnă transmiterea unui impuls de polaritate pozitivă cu un bit și polaritate negativă cu un bit zero. Un semnal de acest format are componente de ceas în spectrul său. Este folosit într-un număr de cazuri pentru a transmite date prin linii de comunicație.
  • Format DF-0 (două faze cu salt de fază la transmiterea 0) corespunde unei metode de prezentare în care se formează muchii la începutul fiecărei măsuri. Cu biți unici, semnalul în acest format se schimbă cu o frecvență de ceas, adică o scădere de nivel are loc la mijlocul fiecărui ciclu de ceas. La transmiterea unui bit zero, nu se formează o cădere în mijlocul ciclului de ceas, adică are loc un salt de fază. Codul în acest format are capacitatea de a se autosincroniza și nu necesită transmiterea semnalelor de ceas.

  Direcția căderii la transmiterea unui semnal unitar nu contează. Prin urmare, modificarea polarității semnalului codificat nu afectează rezultatul decodării. Poate fi transmis pe linii simetrice fără o componentă DC. Acest lucru facilitează, de asemenea, înregistrarea magnetică. Acest format este cunoscut și sub numele de Manchester 1. Este folosit în codul de adresă de timp SMPTE, care este utilizat pe scară largă pentru sincronizarea media audio și video.

  Sisteme de codare pe două niveluri

  Fără întoarcere la zero

  Codificare potențială, numită și codare non-return to zero (NRZ). (Engleză) Rusă).

  La transmiterea unui zero, transmite potențialul care a fost setat la ceasul anterior (adică nu îl schimbă), iar la transmiterea unui unu, potențialul este inversat la cel opus. Acest cod se numește un cod potențial cu inversare unitară (NRZI).

  NRZ

  Pentru a transmite unurile și zerourile, se folosesc două potențiale care se pot distinge stabil:

  • biții 0 sunt reprezentați prin tensiune zero 0 (V);
  • biţii 1 sunt reprezentaţi de valoarea U(V).

  NRZ (inversat):

  • biţii 0 sunt reprezentaţi de valoarea U (V);
  • biții 1 sunt reprezentați prin tensiune zero 0 (V).

  Cel mai simplu cod, un semnal digital obișnuit (discret) (poate fi convertit la polaritate inversă sau nivelurile corespunzătoare la zero și unul schimbat).

  Avantaje - implementare simplă; nu este nevoie să codificați și să decodați la capete. Viteză mare de transmisie pentru o lățime de bandă dată (pentru a oferi un debit de 10 Mbit/s, lățimea de bandă va fi de 5 MHz, deoarece o oscilație este egală cu 2 biți). Un bit de pornire-oprire este utilizat pentru a sincroniza transmisia de octeți.

  Dezavantaje - Prezența unei componente constante, care face imposibilă asigurarea izolației galvanice folosind un transformator. Cerințe ridicate pentru sincronizarea frecvenței la capetele de recepție și de transmisie - în timpul transmiterii unui cuvânt (octet), receptorul nu trebuie să fie oprit cu mai mult de un bit (de exemplu, pentru un cuvânt cu lungimea octetului cu un bit de pornire și oprire, adică doar 10 biți de informații despre canal, frecvențele de desincronizare ale receptorului și ale emițătorului nu pot depăși 10% în ambele direcții pentru un cuvânt de 16 biți, adică 18 biți de informații despre canal, desincronizarea nu trebuie să depășească 5,5%; în implementări fizice cu atât mai puţin).

  NRZI

  La transmiterea unei secvențe de unități, semnalul, spre deosebire de alte metode de codificare, nu revine la zero în timpul unui ciclu de ceas. Adică, o schimbare a semnalului are loc atunci când o unitate este transmisă, iar o transmisie zero nu duce la o schimbare a tensiunii.

  Avantajele metodei NRZI:

  • Ușurință de implementare.
  • Metoda are o recunoaștere bună a erorilor (datorită prezenței a două potențiale puternic diferite).
  • Armonica fundamentală f0 are o frecvență destul de scăzută (egală cu N/2 Hz, unde N este rata de biți a bit/s de date discrete), ceea ce duce la un spectru îngust.

  Dezavantajele metodei NRZI:

  • Metoda nu are proprietatea de auto-sincronizare. Chiar și cu un generator de ceas de înaltă precizie, receptorul poate face o greșeală atunci când alege momentul de captare a datelor, deoarece frecvențele celor două generatoare nu sunt niciodată complet identice. Prin urmare, la rate mari de date și secvențe lungi de unu sau zero, o nepotrivire mică a ceasului poate duce la o eroare a unui întreg ciclu de ceas și, în consecință, la citirea unei valori incorecte a biților.
  • Al doilea dezavantaj serios al metodei este prezența unei componente de joasă frecvență, care se apropie de un semnal constant la transmiterea unor secvențe lungi de unu și zero (poate fi ocolită prin comprimarea datelor transmise). Din această cauză, multe linii de comunicație care nu asigură o conexiune galvanică directă între receptor și sursă nu acceptă acest tip de codare. Prin urmare, în rețele, codul NRZ este utilizat în principal sub forma diferitelor sale modificări, în care sunt eliminate atât autosincronizarea proastă a codului, cât și problemele cu componenta constantă.

  MLT-3 Multi Level Transmission - 3 (transmisie multinivel) - este ușor similar cu codul NRZI, dar spre deosebire de acesta din urmă are trei niveluri de semnal. Una corespunde unei tranziții de la un nivel de semnal la altul, iar schimbarea nivelului de semnal are loc secvenţial, ținând cont de tranziția anterioară. La transmiterea „zero”, semnalul nu se schimbă.

  Acest cod, ca și NRZI, necesită pre-codare. Folosit în Fast Ethernet 100Base-TX.

  Cod ternar hibrid (Engleză) Rusă

  Bit de intrare	Statul anterior la iesire	Bit de ieșire
  0	+	−
  	0
  	−	0
  1	+
  	0	+
  	−

  4B3T[eliminați șablonul]

  Tabel de codificare:

  Tabel de codare MMS 43

  Intrare	Offset DC acumulat
  	1	2	3	4
  0000	+ 0 + (+2)	0−0 (−1)
  0001	0 − + (+0)
  0010	+ − 0 (+0)
  0011	0 0 + (+1)			− − 0 (−2)
  0100	− + 0 (+0)
  0101	0 + + (+2)	− 0 0 (−1)
  0110	− + + (+1)		− − + (−1)
  0111	− 0 + (+0)
  1000	+ 0 0 (+1)			0 − − (−2)
  1001	+ − + (+1)			− − − (−3)
  1010	+ + − (+1)		+ − − (−1)
  1011	+ 0 − (+0)
  1100	+ + + (+3)	− + − (−1)
  1101	0 + 0 (+1)			− 0 − (−2)
  1110	0 + − (+0)
  1111	+ + 0 (+2)	0 0 − (−1)

  Tabel de decodare.

  Codificarea semnalului

  Codarea semnalelor servește la schimbul de informații între componentele individuale ale sistemului de control (ACS sau ACS) (circuite, noduri, dispozitive, blocuri), procesarea și stocarea acestuia cu acuratețea și fiabilitatea necesare (cea mai mare imunitate la zgomot). Codarea constă în utilizarea cod– un mod universal de afișare a informațiilor în timpul transmiterii, procesării și stocării acesteia. Cod este un sistem de corespondențe între elemente de mesaj și semnale cu ajutorul căruia aceste elemente pot fi înregistrate. În cod sunt numite diferite tipuri de semnale de aceeași natură fizică simboluri. O colecție finită de simboluri alese pentru a transmite un anume mesaje, numit intr-un cuvant. Semnal de cod (cod) este un tip special de semnal (semnal digital). Codarea se poate face fie din semnale analogice, fie din semnale discrete (Fig. 1.2).

  exemplu: 0 sau 1 – caractere într-un bit de cod binar (1 bit de informație);

  un octet conține 8 biți de informații (8 biți), adică de exemplu, cuvânt de 10001001 octeți.

  În ACS, ca și în orice sisteme de măsurare a informațiilor (IMS), sunt utilizate două metode de transmisie mesaje(set de cuvinte): cod paralel– toate caracterele unui cuvânt sunt transmise simultan prin canale, al căror număr corespunde numărului de caractere, i.e. lungimea cuvântului (sunt necesare 8 canale pentru a transmite un cuvânt octet); cod de serie- caracterele unui cuvânt sunt transmise unul după altul pe un canal.

  Alegerea codurilor este determinată de specificul percepției și transformării informațiilor caracteristice unui anumit nivel al sistemului automat de control al procesului și componentelor acestuia.

  Cerinte de baza, care sunt prezentate la alegerea unei metode de codare, sunt: ​​rentabilitatea afișării informațiilor, simplitatea implementării tehnice a dispozitivelor de codare, ușurința efectuării operațiilor de calcul și fiabilitatea transmiterii mesajelor.

  Pentru a satisface aceste cerințe, în special cele conexe cu comoditatea efectuării operaţiilor de calcul, cel mai potrivit este un cod digital (alfabet), numărul de caractere în care depinde de baza sistemului numeric și de obicei nu depășește 10 sau 16. Această abordare face posibilă codificarea nu numai a numerelor, ci și a conceptelor.

  Utilizarea codului cu baza n orice număr poate fi reprezentat ca:

  Unde N– numărul de cifre; un j– numărul de caractere dintr-o cifră.

  Dacă omiteți n j, apoi obținem o notație mai compactă N– pic (din N–1 la 0) numărul M:

  . (1.2)

  Exemplu: M = 123 = 1×10 3-1 + 2 × 10 2-1 + 3 ×10° (n=10).

  Din formulele (1.1) și (1.2) rezultă că același număr M in functie de baza n la codificare, este format dintr-un număr diferit de caractere dintr-o cifră ( un j) și numărul de cifre ( N). De exemplu, un voltmetru zecimal digital cu 3 cifre, reprezentând informații într-un cod de bază 10, are 10 cifre (simboluri) diferite în fiecare cifră, poate, cu o precizie de 1 cifră cea mai puțin semnificativă, să producă 1000 (0, 1, . .., 999) diferite valori ale parametrului măsurat (tensiune). pentru a efectua aceeași operațiune în cod binar (cod cu bază 2) veți avea nevoie de 10 cifre cu două cifre semnificative în fiecare dintre ele (2 10 = 1024).

  Lăsa n– numărul maxim de caractere dintr-o cifră (radix cod) și N – număr de cifre.

  Atunci numărul posibil de mesaje diferite este

  De exemplu, 1024 = 2 10 ; În cod binar, folosind 10 biți, puteți scrie numărul maxim 1024, adică. Pentru a transmite numărul 1024 veți avea nevoie de 10 canale (biți) de cod binar.

  Codare economică va fi mai mare, cu atât mai puține caractere ar trebui cheltuite pentru transmiterea aceluiași mesaj. La transmiterea mesajelor printr-un canal de comunicare, numărul de caractere determină și timpul necesar pentru aceasta.

  Pentru motive simplitatea implementării tehnice avantaj clar din partea codului cu n= 2, în care elemente discrete cu două stări stabile sunt necesare pentru stocarea, transmiterea și procesarea informațiilor.

  Exemplu: funcții logice: „da” - „nu”, starea blocului TOU: „activat” - „dezactivat”, acțiune (operație): „finalizat” - „nefinalizat”, starea tehnică a unității TOU: „defectuoasă” - „defect”, codificat prin numere „1” - „0”.

  Prin urmare, codul binar a devenit larg răspândit în dispozitivele digitale de măsurare pentru monitorizare, control și automatizare.

  Când introduceți informații codificate binar într-un computer pentru înregistrarea compactă, sunt adesea folosite coduri a căror bază este o putere întreagă a numerelor 2:2 3 = 8 (octal) și 2 4 = 16 (hexazecimal).

  De exemplu, luați în considerare formarea numerelor în diferite sisteme de numere (Tabelul 1.1).

  Tabelul 1.1

  Notaţie
  Decimală n=10	Binar n=2	Octal n = 8	Hexazecimal n=16
  			A
  			B…F

  Să ne uităm la codurile de poziție binare. Printre acestea, codurile speciale sunt utilizate pe scară largă: direct, invers, suplimentar. În toate aceste coduri introduse special cifra semnului.

  În cod direct semnul este codificat 0 pentru numere pozitive și 1 pentru numere negative. Exemplul 1100 (+12) în codul direct 0.1100. Codul direct este convenabil pentru efectuarea operațiilor de înmulțire, deoarece semnul produsului se obtine automat. Cu toate acestea, scăderea este dificilă. Acest dezavantaj este eliminat prin utilizare versoȘi coduri suplimentare, diferit de modul direct de reprezentare a numerelor negative. Cod de returnare un număr negativ se formează prin inversarea tuturor cifrelor semnificative (-1100 (– 12) în cod invers: 1,0011). În cod suplimentar după inversarea cifrelor, se adaugă 1 la dimensiunea minoră. Exemplu: - 1100 în codul complementului a doi: 1,0100.

  Afișarea informațiilor (afișajul digital) și-a găsit aplicație în sisteme și dispozitive coduri BCD. În aceste coduri, fiecare cifră zecimală este reprezentată de patru cifre binare (tetradă).

  Sistemele de codare în 2-10 coduri sunt prezentate în Tabelul 1.2.

  Tabelul 1.2

  Selectarea frecvenței de cuantizare pentru convertorul analog-digital (ADC). La cuantificarea și codificarea ulterioară a semnalelor, de exemplu, în cazul cuantizării timpului sub formă de impulsuri modulate în amplitudine (Fig. 1.3, b), conversia ulterioară a semnalelor într-un ADC constă în reprezentarea amplitudinii impulsului în cod binar. În același timp, stabilirea frecvenței de cuantizare devine mai complicată în cazurile în care semnalul analogic original y(f) este o funcție arbitrară a timpului și nu poate fi exprimată analitic. Apoi se determină frecvența de cuantizare pe baza teoremele lui V.A. Kotelnikov. Această teoremă consideră o funcție continuă care are un spectru de frecvență limitat, adică. conţine frecvenţe de la 0 la f m a x. O astfel de funcție poate fi reprezentată cu suficientă acuratețe folosind numere care se succed unele pe altele la intervale de timp

  Prin urmare, pe baza formulei (1.4), care determină pasul de cuantizare, la frecvența de cuantizare